ется предварительная деформация пружин и их усилие на нажимной диск становится меньшим (Fизнос). Поскольку уменьшается сила прижатия – уменьшается и сила трения между дисками и возможна пробуксовка дисков при передаче большого крутящего момента двигателя. Вторым недостатком является увеличение усилия пружин при выключении сцепления. Рычаги отводят нажимной диск от ведомого на величину Δfвыкл.. Деформация пружин возрастает на эту же величину. Сила, создаваемая пружинами, также возрастает по линейному закону до значения Fвыкл. И это большое усилие приходится, по сути, создавать ногой водителю.

Указанные недостатки можно устранить, используя в сцеплении диафрагменную пружину 4 (рис.29).

В таком сцеплении диафрагменная пружина 4 своим наружным диаметром давит на нажимной диск 2, создавая нужное усилие при-

41

жатия дисков PН. Упирается пружина в кожух 1 с помощью многочисленных опор 6.

При выключении выжимной подшипник 5 перемещается влево, надавливает на диафрагменную пружину по ее внутреннему диаметру. Пружина деформируется вокруг опор 6, и ее наружный диаметр отходит вправо, оттаскивая за крючок 3 нажимной диск от ведомого.

Преимущества использования центральной диафрагменной пружины не только в отсутствии рычагов выключения, но, главное, в нелинейной характеристике такой пружины.

Если наложить на упругую характеристику периферийных цилиндрических пружин характеристику диафрагменной (рис.30), то преимущества обозначатся наглядно.

42

β= 1,2 –1,25 для легковых автомобилей (момент трения превышает максимальный момент двигателя на 20–25 %).

β= 1,5–1,8 для грузовых.

β= 2,0–2,5 для автомобилей повышенной проходимости.

3.4.Специальные требования, предъявляемые к сцеплению,

испособы их выполнения

1. Быстрое и полное выключение сцепления

Если сцепление выключается не полностью (сцепление "ве-

1)Ограничением рабочегоАхода педалиДИсцепления до 160–180 мм у легковых и 180–200 мм у грузовых автомобилей.

2)Ограничением свободного хода по педали до 35–40 мм, что соответствует 1–5 мм зазорубмежду выжимным подшипником и головками рычагов отводаинажимного диска (или до диафрагменной пружины).

Первые два пункта обеспечивают быстроту выключения. Следующие пунктыСобеспеч вают полноту (чистоту) выключения.

3)Наличие гарантированных зазоров между поверхностями трения (между накладками ведомого диска и маховиком, и нажимным диском). Зазоры должны быть у однодискового сцепления на каждую сторону по 1–1,2 мм, у двухдискового сцепления – 0,25–0,5 мм. Выдержать гарантированно такой маленький зазор у двухдискового сцепления сложно. Для выполнения этого требования существуют специальные устройства.

На рис.31 показано устройство, похожее на подпружиненную вертушку, которая всегда стремится силою внутренней пружины повернуться против часовой стрелки. При выключении сцепления крайний нажимной диск отводится рычагами, а средний, отталкиваясь от него и маховика рассматриваемым устройством, всегда выставляется

43

Рис. 32. Выставление рычагов выключения

44

На рис.32 нижний рычаг больше удален от выжимного подшипника. При выключении в таком случае сначала отойдет верхний край нажимного диска, и лишь затем выжимной подшипник подойдет к нижнему рычагу. В итоге нажимной диск встанет с перекосом и будет одним краем (здесь – нижним) задевать ведомый, передавая через это касание небольшой момент от работающего двигателя. Сцепление «ведет». Такого касания достаточно, чтобы сделать невозможным переключение передач в КП.

Исправить положение можно регулировкой опоры рычага, чтобы его головка встала в общую плоскость, отмеченную пунктирной линией на рис.32.

2. Плавное соединение дисков при включении

мому. В этот момент сила прижатия дисковИбудет очень большой, значит большим будет момент трения и сцепление уже не сработает

Здесь имеется ввиду относительно плавное соединение дисков,

когда нога водителя соскользнула с нажатой педали сцепления и

мощные нажимные пружины устремляют нажимной диск на ведо-

как защитное устройство (особенно такаяДситуация опасна при трогании с места после включения первой передачи в коробке передач).

мый. Если ничего не предусмотреть, нажимной диск ударит по ведо-

Для смягчения соединения дисков можно ведомый диск сделать

Рис. 33. Разрезанный на секторы ведомый диск

45

Чтобы ведомый диск был упругим, можно использовать один из вариантов:

1)Разрезать стальной закаленный ведомый диск на секторы и отогнуть их в разные стороны (рис.33, 34, 35). Фрикционные накладки приклепываются к отогнутым в одну сторону секторам.

Недостатком такого способа является возможность образования трещин по основанию секторов.

2)Приклепать к ступице ведомого диска волнистые секторы, как на рис.34.

Вид

А

АРис. 34.бПриклепанныеАДволнистыеИпластины

3)Приклепать к ведомому диску стальные пружины, как на рис.35. иС

Рис. 35. Приклепанные к диску пружинящие пластины

46

Чтобы уменьшить силу удара в момент соединения дисков, лучше иметь диафрагменную пружину, так как в выключенном состоянии такая пружина меньше наращивает усилие, чем периферийные витые (см. характеристику диафрагменной пружины на рис.30).

Можно вообще затормозить процесс включения, например гидравлическим сопротивлением в приводе. Если внутренний диаметр трубопровода гидравлического привода уменьшить, то при включении жидкость из рабочего цилиндра будет медленнее перетекать в главный, замедляя процесс включения. Внутренний диаметр трубопровода не должен превышать трех миллиметров.

3. Ограничение амплитуд крутильных колебаний

(Демпфер крутильных колебаний)

Все детали двигателя, участвующиеИво вращении, обладают достаточно большой массой. Эта масса посредством валов трансмиссии (валы коробки передач + карданный вал + полуоси) соединена через ведущие колеса с самим автомобилем. Получаем как бы два маховика по концам объединенного упругого вала трансмиссии. Такая система представляет собой колебательный контур крутильных коле-

баний с фиксированными собственнымиДчастотами.

Если с частотой со ственных крутильных колебаний трансмис-

Собственная частота крутильных колебаний определяется по

где с – крутильная жесткость трансмиссии; J – момент инерции маховой массы двигателя или автомобиля.

Если в момент возникновения резонанса изменить собственную частоту крутильных колебаний трансмиссии ω путем изменения жесткости трансмиссии с, условия развития резонанса устранятся (не будет совпадения собственных частот с вынужденными).

На практике при появлении резонанса крутильную жесткость трансмиссии меняют демпферные пружины (рис.36).

47

8

Ведомый диск состоит из венца с фрикционными накладками 2 и ступицы 1 с приваренной шлицевой втулкой 9. Фрикционные накладки снимают момент с маховика и нажимного диска, а шлицевая втулка 9 отправляет его в коробку передач, поскольку располагается на первичном валу коробки.

48

Венец 2 проходит за ступицей 1, не доходя до шлицевой втулки 9. Венец имеет окна (позиция 3 и напротив), точно совпадающие по длине с вырезами 5 в ступице 1. Эти окна совмещаются, и в них вставляются пружины. Торцами пружины перекрывают оба диска 1 и 2, как показано на поперечном разрезе ведомого диска.

Момент двигателя от маховика и нажимного диска посредством трения о накладки передается на венец ведомого диска 2. Далее с венца момент передается через окно 3, пружину 4, вырез 5 на ступицу 1 и приваренную к ней шлицевую втулку 9. Одновременно с пружиной 4 работает пружина 10 с противоположной стороны. Пружины 7 и 11 в работу не вступают, так как между их торцами и окном в венце имеется зазор ∆, который больше, чем деформация пружин 4 и 10.

При появлении вынужденной частоты, равной или кратной собственной, возникает резонанс. Амплитуда крутильныхИ колебаний (углы закручивания) увеличивается, зазор перед пружинами 7 и 11 выбирается, и они вступают в работуДпараллельно уже работающим пружинам 4 и 10. Общая крутильная жесткость трансмиссии с из-за добавочных пружин 7 и 11 увеличивается, а значит увеличивается собственная частота крутильныхАколебаний всей трансмиссии ω (смотри формулу (3.2)). Новая собственная частота перестает совпадать с вынужденной, котораябвызвала резонанс, условия резонанса устраняются. Таким о разом, специальная установка демпферных пружин приводит к ипеременной крутильной жесткости трансмиссии, что в свою очередь позволяет уйти от резонансных частот.

Уже накопленнаяСэнерг я колебаний (ведь именно возросшие углы закрутки ввели в работу дополнительные пружины 7 и 11) гасится прокладками 12 (сухарики). Сухарики 12 зажаты между дисками венца 2 и ступицы 1 с большой силой трения. Во время крутильных колебаний венец 2 поворачивается относительно ступицы 1, деформируя демпферные пружины, и трется по сухарикам 12. В процессе трения кинетическая энергия перемещения дисков (крутильных колебаний) превращается в тепловую энергию и рассеивается вентиляцией в атмосферу.

Упругая характеристика ведомого диска (демпферных пружин) показана на рис.37.

49

Момент

0 Угол

Вступает в работу

вторая пара демпферных пружин

Рис. 37. Упругая характеристика демпфера крутильных колебаний

линейной характеристики упругого звена устроены и некоторые дру-

По такому же принципу избавления отИрезонанса с помощью не-

шения момента трен я сцепления МСЦ, что приведет к пробуксовке дисков в случае перегрузки.

2) УменьшенСем жесткости трансмиссии на кручение. Это позволяет достигать больших углов закручивания трансмиссии, сглаживая ударные нагрузки. Особенно большой вклад вносят полуоси. Чтобы валы трансмиссии закручивались на большие углы, они должны быть тоньше. Однако прочность при этом пострадать не должна. Все выше сказанное приводит к использованию дорогих высоко легированных металлов.

3) Применением предохранительных упругих муфт в трансмиссии (например резиновых).

5. Отсутствие буксования в рабочих режимах эксплуатации

Основной причиной буксования дисков сцепления является низкое трение между ними. Коэффициент трения снижается из-за сильного нагрева трущихся поверхностей. Таким образом задача сводится к охлаждению дисков сцепления.

50

Достигается требование:

1)Подбором материалов трущихся поверхностей со стабильным коэффициентом трения (накладки ведомого диска) и высокой теплопроводностью (маховик и нажимной диск).

2)Увеличением массы нажимного диска, что обеспечит лучший отвод тепла в этот диск от поверхности трения. Однако здесь необходимо помнить, что масса нажимного диска участвует в расчете двигателя, как часть его маховой массы вместе с маховиком.

3)Созданием внутри нажимного диска радиальных вентиляционных канавок, проходя через которые воздух снимает тепло с диска. Воздух прогоняется по канавкам центробежными силами при вращении сцепления вместе с маховиком двигателя.

4)За счет крупных вентиляционных окон на кожухе сцепления.

5)За счет разделения внутренней полостиИкартера направляющей диафрагменной перегородкой (рис.38), соединенной с неподвижным картером. ДА

за центробежного эффекта

Рис. 38. Вентиляция сцепления

Центробежными силами от вращения нажимного диска и кожуха воздух захватывается от центра вращения (там возникает зона разряжения) и отбрасывается к периферии (там образуется зона повышенного давления). Поскольку непосредственно центральную часть (зону разряжения) нельзя соединить окном с атмосферой (слева от

51

Масло, попавшее в сцепление, отводится через маслоуловители и отводящие канавки центробежными силами на другую сторону маховика подальше от рабочей поверхности.

52

4) Сверления дренажного отверстия в поддоне картера. В это отверстие вставлен с большим зазором шплинт, который от вибрации все время хаотично перемещается по отверстию, очищая его от грязи.

7. Минимальный момент инерции ведомых деталей

При переключении передач синхронизаторы в КП гасят кинетическую энергию вращения деталей сцепления. Чем быстрее произойдет это гашение, тем быстрее включится следующая передача. По этой причине ведомый диск сцепления должен быть малоинерционным.

Достигается такое требование:

1)Уменьшением наружного диаметра, ширины и толщины фрикционных колец (накладок).

2)Применением разрезных ведомыхИдисков, то есть без пружинных подкладок, утяжеляющих диск.

3)Изготовлением тонкого ведомого диска из высокопрочной стали с упрочнением (закалка). Д

4)Переносом демпфера крутильных колебаний из ведомого диска в другое место трансмиссииА.

8.Уменьшение затрат энергии водителем на управление

Достигается:

1)Увеличениемипередаточного числа привода.

2)Повышен ем КПД механизма выключения сцепления за счет

уменьшения числа шарн ров, улучшения смазки, замены скользящих сопряжений наСкачен е, заменой механического привода выключения на гидравлический (у него выше КПД).

3)Применением сервопружин в приводе:Сервопружинаб

Момент от сервопружи-

ны относительно центра поворота педали

Рис. 40. Принцип работы сервопружины

53